晶体结构与性质.doc

晶体结构与性质 屈波 知识经纬 【专题内容】 本专题涉及的模块包括必修二第一章第三节化学键，选修三第三章第一节至第四节，晶体的常识、分子晶体与原子晶体、金属晶体、离子晶体等内容。 【学习目标】 了解晶体的初步知识，理解晶体与非晶体的本质差异，学会识别晶体与非晶体的结构示意图。理解金属键的概念和电子气理论初步学会用电子气理论解释金属的物理性质了解金属晶体内原子的几种常见排列方式掌握离子晶体的概念，能识别氯化钠、氯化铯、氟化钙的晶胞结构。离子晶体的性质与晶胞结构的关系。通过探究知道离子晶体的配位数与离子半径比的关系。通过分析数据和信息，能说明晶格能的大小与离子晶体性质的关系。 三点聚焦 【疑难点拨】 1、晶体与非晶体的比较 （1） ②均一性：晶体的化学组成、密度等性质在晶体中各部分都是相同的。 ③各向异性：同一晶体构造中，在不同方向上质点排列一般是不一样的，因此，晶体的性质也随方向的不同而有所差异。非晶体则不具有物理性质各向异性的特点。 ④对称性：晶体的外形和内部结构都具有对称性。在外形上，常有相等的对称性。这种相同的性质在不同方向或位置上做有规律的重复，就是对称性。 ⑤有确定的熔点：晶体都有固定的熔沸点，而非晶体则没有。 （3）晶体和非晶体的本质区别：构成固体的粒子在三维空间里是否呈现周期性的有序排列。这种有序排列可以通过X射线衍射法加以验证。晶体是个理想的光栅。它能使X射线产生衍射。而非晶体则不能。 （4）得到晶体一般有三条途径： ①熔融态物质凝固； ②气态物质冷却不经液态直接凝固(凝华)； ③溶质从溶液中析出。 2、分子晶体的结构特征 组成微粒 微粒间作用 堆积方式 冰 水分子 范德华力和氢键 每个分子周围有4个紧邻的分子 干冰 CO2分子 范德华力 每个分子周围有12个紧邻的分子 大多数分子晶体结构有如下特征： （1）如果分子间作用力只是范德华力。以一个分子为中心，其周围通常可以有几个紧邻的分子。如O2、C60、CO2，我们把这一特征叫做分子紧密堆积。 （2）如果分子间除范德华力外还存在着氢键，分子就不会采取紧密堆积的方式。如在冰的晶体中，每个水分子周围只有4个紧邻的水分子，形成正四面体。氢键不是化学键，比共价键弱得多却跟共价键一样具有方向性，而氢键的存在迫使四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引，这一排列使冰晶体中空间利用率不高，皆有相当大的空隙使得冰的密度减小。 、原子晶体的结构（1）金刚石晶体 ①金刚石中每个C原子以sp3杂化，分别与4个相邻的C 原子形成4个σ键，故键角为109°28′，每个C原子的配位数为4； ②每个C原子均可与相邻的4个C构成心的正四面体，向空间无限延伸得到立体网状的金刚石晶体，在一个小正四面体中平均含有1+4×1/4 =2个碳原子； ③在金刚石中最小的环是六元环，1个环中平均含有6×1/12=1/2个C原子，含C-C键数为6×1/6=1； ④金刚石的晶胞中含有C原子为8个，内含4个小正四面体，含有C-C键数为16。 （2）二氧化硅晶体 ①二氧化硅中Si原子均以sp3杂化，分别与4个O原子成键，每个O原子与2个Si原子成键； ②晶体中的最小环为十二元环，其中有6个Si原子和6个O原子，含有12个Si-O键；每个Si原子被12个十二元环共有，每个O原子被6个十二元环共有，每个Si-O键被6个十二元环共有；每个十二元环所拥有的Si原子数为6×1/=1/2，拥有的O原子数为6×1/6=1，拥有的Si-O键数为12×1/6=2，则Si原子数与O原子数之比为1：2。 、电子气理论及其对金属通性的解释 （1）电子气理论：经典的金属键理论叫做“电子气理论”。它把金属键形象地描绘成从金属原子上“脱落”下来的大量自由电子形成可与气体相比拟的带负电的“电子气”，金属原子则“浸泡”在“电子气”的“海洋”之中。 （2）金属共同的物理性质：容易导电、导热、有延展性、有金属光泽等。 ①金属导电性的解释： 在金属晶体中，充满着带负电的“电子气”，这些电子气的运动是没有一定方向的，但在外加电场的条件下电子气就会发生定向移动，因而形成电流，所以金属容易导电。 ②金属导热性的解释 金属容易导热，是由于电子气中的自由电子在热的作用下与金属原子频繁碰撞从而把能量从温度高的部分传到温度低的部分，从而使整块金属达到相同的温度。 ③金属延展性的解释 当金属受到外力作用时，晶体中的各原子层就会发生相对滑动，但不会改变原来的排列方式，弥漫在金属原子间的电子气可以起到类似轴承中滚珠之间润滑剂的作用，所以在各原子层之间发生相对滑动以后，仍可保持这种相互作用，因而即使在外力作用下，发生形变也不易断裂。因此，金属都有良好的延展性。、金属晶体的四种堆积模型对比 堆积模型 采用这种堆积的典型代